學科介紹
該學科為交叉學科，不同的大學該學科均有不同的側重點：
控制理論與控制工程學科是以工程系統為主要對象，以數學方法和計算機技術為主要工具，研究各種控制策略及控制系統的理論、方法和技術。控制理論是學科的重要基礎和核心內容，控制工程是學科的背景動力和發展目標。本學科的智慧型控制方向主要包括模糊控制、專家系統、神經元網路、遺傳算法等方面的研究，特彆強調的是上述方法的交叉及其在工業過程控制方面的套用。故障診斷方向主要研究當控制系統一旦發生故障時，仍能保證閉環系統穩定，且滿足規定的性能指標。利用獲得的實時數據對生產過程進行線上監測及故障診斷，根據系統的運行狀態制定相應的控制策略，使系統工作在最佳狀態。魯棒控制方向主要研究被控對象參數變化後，控制系統仍能穩定可靠的工作，並在某種意義下保證系統的最優性。信號處理方向主要研究控制系統中的信號處理問題，包括非線性系統的魯棒濾波器的設計，自適應濾波器、噪聲抵消器、小波分析等。
控制理論與控制工程是研究運動系統的行為、受控後的運動狀態以及達到預期動靜態性能的一門綜合性學科。在理論方面，利用各種數學工具描述系統的動靜態特性，以建模、預測、最佳化決策及控制為主要研究內容。在套用方面，將理論上的研究成果與計算機技術、網路技術和現代檢測技術相結合，形成各種新型的控制器或控制系統。研究內容涵蓋從基礎理論到工程設計與實現技術的多個層次，套用遍及從工業生產過程到航空航天系統以及社會經濟系統等極其廣泛的領域。離散控制理論在計算中也有很廣泛的套用，例如，開方：
開方公式：X(n+1)=Xn+[A/X^(k-1)-Xn]1/k.
例如我們開3次方，即K=3；
公式：X(n+1)=Xn+[A/X^2-Xn]1/3
例如，A=5，5在1的3次方和2的3次方之間，X0無論取1.1，1.2，1.3，1.4，1.5，1.6，1.7，1.8，1.9，2.0都可以。假如我們取2為初始值：
第一步：2+(5/2x2-2)1/3=1.7=X1
第二步：1.7+(5/1.7x1.7-1.7)1/3=1.71=X3
第三步：1.71+(5/1.71x1.71-1.71)1/3=1.709=X4
第四步：1.709+(5/1.709x1.709-1.709)1/3=1.7099=X5
每計算一次，比上一次多取一位數，計算次數與精確度成正比。取值偏大公式會自動調小，例如第一步和第二步，取值偏小公式會自動調大，例如第三步，第四步。
研究方向
複雜系統控制理論與套用：採用結構分散化方法研究複雜系統的建模與控制問題，以結構分散化模型為基礎，研究新的系統辨識理論和新的控制方法。
智慧型控制理論研究與套用：在對模糊控制、神經網路、專家系統和遺傳算法等理論進行分析和研究的基礎上，重點研究多種智慧型方法綜合套用的集成智慧型控制算法。
計算機控制系統：針對不同的生產過程和控制對象，研究採用DCS、PLC、工業控制計算機等控制設備，構成低成本、高性能、多功能的計算機控制系統。
網路控制理論及其套用：通過對網路拓撲結構及網路環境下先進控制理論與方法的研究，充分利用網路資源，實現從決策到控制的全過程最佳化。
主要開設院校
根據武漢大學中國科學評價研究中心2015年6月發布的《中國研究生教育及學科專業評價報告（2014～2015）》對控制科學與工程(0811)一級學科下的控制理論與控制工程(081101)二級學科全國排名如下：
| 水平等級 | 全國排名 | 學校名稱 | 擁有此二級學科的學校數量 |
|---|---|---|---|
| A+等 （7個） | 1 | 東北大學 | 168 |
| 2 | 清華大學 | 168 | |
| 3 | 哈爾濱工業大學 | 168 | |
| 4 | 上海交通大學 | 168 | |
| 5 | 西北工業大學 | 168 | |
| 6 | 浙江大學 | 168 | |
| 7 | 東南大學 | 168 | |
| A等 （25個） | 8 | 華南理工大學 | 168 |
| 9 | 北京理工大學 | 168 | |
| 10 | 北京航空航天大學 | 168 | |
| 11 | 中南大學 | 168 | |
| 12 | 南京理工大學 | 168 | |
| 13 | 哈爾濱工程大學 | 168 | |
| 14 | 大連理工大學 | 168 | |
| 15 | 燕山大學 | 168 | |
| 16 | 西安交通大學 | 168 | |
| 17 | 廣東工業大學 | 168 | |
| 18 | 北京科技大學 | 168 | |
| 19 | 華中科技大學 | 168 | |
| 20 | 上海大學 | 168 | |
| 21 | 重慶大學 | 168 | |
| 22 | 同濟大學 | 168 | |
| 23 | 天津大學 | 168 | |
| 24 | 華北電力大學 | 168 | |
| 25 | 中國科學技術大學 | 168 | |
| 26 | 北京交通大學 | 168 | |
| 27 | 南開大學 | 168 | |
| 28 | 東華大學 | 168 | |
| 29 | 北京大學 | 168 | |
| 30 | 山東大學 | 168 | |
| 31 | 同濟大學 | 168 | |
| 32 | 黑龍江大學 | 168 | |
| B+等 （30個） | 33 | 江南大學 | 168 |
| 34 | 華東理工大學 | 168 | |
| 35 | 浙江工業大學 | 168 | |
| 36 | 南京航空航天大學 | 168 | |
| 37 | 蘭州理工大學 | 168 | |
| 38 | 河北工業大學 | 168 | |
| 39 | 吉林大學 | 168 | |
| 40 | 中國石油大學 | 168 | |
| 41 | 西安理工大學 | 168 | |
| 42 | 武漢理工大學 | 168 | |
| 43 | 武漢科技大學 | 168 | |
| 44 | 山東科技大學 | 168 | |
| 45 | 江蘇大學 | 168 | |
| 46 | 中國礦業大學 | 168 | |
| 47 | 鄭州大學 | 168 | |
| 48 | 湖南大學 | 168 | |
| 49 | 大連海事大學 | 168 | |
| 50 | 廈門大學 | 168 | |
| 51 | 杭州電子科技大學 | 168 | |
| 52 | 西安電子科技大學 | 168 | |
| 53 | 蘭州交通大學 | 168 | |
| 54 | 重慶郵電大學 | 168 | |
| 55 | 內蒙古科技大學 | 168 | |
| 56 | 天津工業大學 | 168 | |
| 57 | 河南理工大學 | 168 | |
| 58 | 瀋陽工業大學 | 168 | |
| 59 | 南京師範大學 | 168 | |
| 60 | 電子科技大學 | 168 | |
| 61 | 合肥工業大學 | 168 | |
| 62 | 蘇州大學 | 168 | |
| 63 | 廣西大學 | 168 | |
| 64 | 武漢大學 | 168 | |
| B等 （30個） | 65 | 河海大學 | 168 |
| 66 | 青島科技大學 | 168 | |
| 67 | 太原理工大學 | 168 | |
| 68 | 北京工業大學 | 168 | |
| 69 | 南通大學 | 168 | |
| 70 | 遼寧科技大學 | 168 | |
| 71 | 南京工業大學 | 168 | |
| 72 | 上海海事大學 | 168 | |
| 73 | 四川大學 | 168 | |
| 74 | 湖南科技大學 | 168 | |
| 75 | 遼寧工程技術大學 | 168 | |
| 76 | 瀋陽理工大學 | 168 | |
| 77 | 北京化工大學 | 168 | |
| 78 | 西安建築科技大學 | 168 | |
| 79 | 北京郵電大學 | 168 | |
| 80 | 西南交通大學 | 168 | |
| 81 | 河北理工大學 | 168 | |
| 82 | 遼寧石油化工大學 | 168 | |
| 83 | 西華大學 | 168 | |
| 84 | 青島大學 | 168 | |
| 85 | 東北電力大學 | 168 | |
| 86 | 中國海洋大學 | 168 | |
| 87 | 遼寧工業大學 | 168 | |
| 88 | 江蘇科技大學 | 168 | |
| 89 | 太原科技大學 | 168 | |
| 90 | 三峽大學 | 168 | |
| 91 | 長春工業大學 | 168 | |
| 92 | 北方工業大學 | 168 | |
| 93 | 安徽理工大學 | 168 | |
| 94 | 新疆大學 | 168 | |
| 95 | 昆明理工大學 | 168 | |
| 96 | 安徽工業大學 | 168 | |
| C等 （30個） | 97 | 曲阜師範大學 | 168 |
| 98 | 深圳大學 | 168 | |
| 99 | 內蒙古工業大學 | 168 | |
| 100 | 南昌大學 | 168 | |
| 101 | 168 | ||
| 102 | 天津理工大學 | 168 | |
| 103 | 南京郵電大學 | 168 | |
| 104 | 河南科技大學 | 168 | |
| 105 | 河南大學 | 168 | |
| 106 | 福州大學 | 168 | |
| 107 | 中北大學 | 168 | |
| 108 | 西安科技大學 | 168 | |
| 109 | 陝西科技大學 | 168 | |
| 110 | 湖南工業大學 | 168 | |
| 111 | 長沙理工大學 | 168 | |
| 112 | 北京工商大學 | 168 | |
| 113 | 天津科技大學 | 168 | |
| 114 | 河北大學 | 168 | |
| 115 | 大連大學 | 168 | |
| 116 | 江西理工大學 | 168 | |
| 117 | 長安大學 | 168 | |
| 118 | 揚州大學 | 168 | |
| 119 | 西南科技大學 | 168 | |
| 120 | 東北林業大學 | 168 | |
| 121 | 渤海大學 | 168 | |
| 122 | 鄭州輕工業學院 | 168 | |
| 123 | 貴州大學 | 168 | |
| 124 | 東北農業大學 | 168 | |
| 125 | 中國地質大學 | 168 | |
| 126 | 河北科技大學 | 168 | |
| 127 | 南京農業大學 | 168 | |
| 128 | 北京建築大學 | 168 |
參考教材
基本信息
控制理論與控制工程
| 書號： | 31337 | ISBN： | 978-7-111-31337-3 |
| 作者： | 王積偉 | 印次： | 1-1 |
| 責編： | 馮春生 程足芬 | 開本： | 16 |
| 字數： | 597千字 | 定價： | 45.0 |
| 所屬叢書： | 普通高等教育“十二五”規劃教材 | ||
| 裝訂： | 平 | 出版日期： | 2011-02-12 |
圖書目錄
目錄
前言
主要符號表
第一章控制系統導論1
第一節控制理論與控制工程發展概況1
第二節控制系統概述2
習題8
第二章連續控制系統的數學模型11
第一節數學工具——拉氏變換11
第二節時域模型——微分方程和狀態方程25
第三節復域模型——傳遞函式35
第四節頻域模型——頻率特性37
第五節圖示模型——系統框圖和信號流圖38
第六節控制系統的典型環節50
第七節工程控制系統的數學模型57
第八節基於MATLAB與SIMULINK建立系統數學模型69
習題70
第三章控制系統的時域分析法77
第一節典型時域輸入信號77
第二節系統時域回響78
第三節誤差分析與計算92
第四節穩定性分析與穩定判據100
第五節基於MATLAB與SIMULINK的系統時域特性分析107
習題116
第四章控制系統的根軌跡分析法120
第一節根軌跡的基本概念120
第二節根軌跡的基本特性及繪製方法123
第三節控制系統的根軌跡分析130
第四節基於MATLAB繪製系統根軌跡134
習題135
第五章控制系統的頻域分析法137
第一節頻率回響137
第二節典型環節的頻率特性140
第三節反饋控制系統的開環頻率特性150
第四節反饋控制系統的閉環頻率特性158
第五節系統頻域穩定性判據161
第六節系統閉環特性的頻域分析171
第七節頻域回響與時域回響間的關係175
第八節基於MATLAB與SIMULINK的系統頻域特性分析178
第九節工程實際系統的頻域法分析182
習題190
第六章線性連續系統的校正和控制195
第一節系統校正和控制概述195
第二節串聯校正196
第三節基於MATLAB與SIMULINK的系統串聯校正210
第四節PID控制214
第五節反饋校正224
第六節複合控制228
第七節工程實際系統的校正及其分析232
習題237
第七章線性定常系統的狀態空間分析與綜合240
第一節線性定常系統的狀態空間描述240
第二節線性定常系統狀態方程的解256
第三節線性定常系統的能控性與能觀性263
第四節線性定常系統的利亞普諾夫穩定性分析271
第五節線性定常系統的狀態反饋與極點配置277
第六節基於MATLAB與SIMULINK的狀態空間法分析282
第七節工程實際系統的狀態空間法分析286
習題292
第八章線性離散系統的分析與設計296
第一節離散系統概述296
第二節信號的採樣與復現297
第三節Z變換與Z反變換302
第四節離散系統的數學模型311
第五節線性離散系統的性能分析317
第六節線性離散系統的校正與控制325
第七節基於MATLAB與SIMULINK的離散系統分析334
習題337
第九章非線性控制系統339
第一節非線性概述339
第二節描述函式分析法342
第三節非線性系統的描述函式法分析248
第四節典型非線性特性的描述函式法分析351
第五節基於SIMULINK的非線性系統性能分析353
第六節利用非線性特性改善系統的性能356
習題358
附錄360
附錄A拉氏變換和Z變換表360
附錄B常用校正裝置362
附錄C習題參考答案363
參考文獻379
